DE4129624A1 - Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von kontaminierten substanzen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von kontaminierten substanzenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine
Vorrichtung zur Bearbeitung von kontaminierten Substanzen.
Kontaminierte Substanzen, wie insbesondere Böden, Flüssig
keiten, Industrieabfälle oder kommunale Abfälle, stellen
ökologische Probleme dar, die aufgrund der enormen Mengen
durch eine Deponie dieser Substanz nicht gelöst werden
können. Eine derartige Deponie wurde in der Vergangenheit
erfolglos durchgeführt, was dazu führt, daß heute derartige
Altlasten unter dem Gesichtspunkt der Eindämmung des Ge
fahrenpotentials für Mensch und Gesundheit, der Wiederver
wertbarkeit derartiger belasteter Flächen und der Schonung
von Deponieraum aufgearbeitet werden müssen.
Zur Sanierung derartiger Altlasten und zur Aufarbeitung von
kontaminierten Substanzen, insbesondere Böden und/oder Flüs
sigkeiten, wie beispielsweise Altöle, industrielle Abwässer
und sonstige Bearbeitungsflüssigkeiten, sind im Prinzip drei
Verfahrensweisen möglich.
Bei der thermischen Bearbeitung und Entsorgung der konta
minierten Substanzen treten erhebliche Immissionsprobleme
auf, da sich bei der thermischen Bearbeitung hochtoxische
Reaktionsprodukte bilden können, die entsprechend aufwendig
aus dem Abgas entfernt werden müssen, um so nicht eine noch
größere Umweltbeeinträchtigung herbeizuführen. Dies ist je
doch nicht in allen Fällen quantitativ möglich.
Das biologische Verfahren ist extrem zeitaufwendig und be
nötigt eine erheblich große Fläche. Darüber hinaus ist es
bisher nur im halbtechnischen Maßstab an monokontaminierten
Böden erprobt.
Bei den physikalischen Verfahren, bei denen die kontami
nierten Substanzen mit Wasser extrahiert werden, besteht das
Problem, daß das Wasser zunächst in Kontakt mit den Konta
minationen treten muß, um so diese zu entfernen. Dies be
reitet jedoch in der Regel erhebliche Schwierigkeiten, da
die Kontaminationen häufig derart in der Substanz einge
lagert und von dieser umschlossen werden, daß nur mit den
bekannten Verfahren ein geringer Anteil der Kontaminationen
zugänglich und damit entfernt werden kann. Abhängig von der
jeweiligen Kontamination variiert dieser durch herkömmliche
Verfahren zu entfernender Anteil der Kontaminationen
zwischen 14 Gew.-% und 50 Gew.-%.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur physikalischen Entfer
nung von Kontaminationen aus entsprechend belasteten
Substanzen, insbesondere zur Behandlung von kontaminierten
Böden oder Flüssigkeiten, zur Verfügung zu stellen, durch
das bzw. durch die diese Kontaminationen zu einem besonders
großen Anteil aus den jeweils behandelten Substanzen ent
fernt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie
durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruchs 21 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bearbeitung von
kontaminierten Substanzen, insbesondere von Böden oder
Flüssigkeiten, werden die kontaminierten Substanzen in einer
Drehtrommel angeordnet und während der kontinuierlichen
Drehung der Trommel mit einer Schar von auf die kontaminier
ten Substanzen gerichteten Wasserstrahlen behandelt. Hierbei
wird die Geschwindigkeit der Wasserstrahlen derart ausge
wählt, daß sie am Austritt aus den Düsen größer als
200 m/sec, insbesondere größer als 300 m/sec ist. Mit ande
ren Worten werden somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die kontaminierten Substanzen gleichzeitig mechanisch bear
beitet und einer Extraktion mit einer Schar von Wasser
strahlen unterworfen. Hierbei unterstützt die mechanische
Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der Drehtrommel
den durch die energiereichen Scharen von Wasserstrahlen
herbeigeführten Aufschluß der kontaminierten Substanzen, so
daß es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen
ist, daß die Substanzen Kontaminationen einkapseln bzw.
durch Kohäsions- oder Adhäsionskräfte noch weiterhin binden.
Dies wiederum führt dazu, daß das erfindungsgemäße Verfahren
im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren einen wesentlich
höheren Wirkungsgrad in bezug auf die Entfernung der Schad
stoffe besitzt, so daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
abhängig von der jeweiligen Kontamination zwischen etwa 80
Gew.-% und etwa 95 Gew.-% der in den behandelten Substanzen
enthaltenen Kontaminationen entfernt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber hinaus noch
weitere Vorteile auf. So bewirkt die Anordnung der
Substanzen in der Drehtrommel und die ständige Drehung der
Trommel, daß bei feststoffhaltigen Substanzen, beispiels
weise Schlämmen oder Böden, durch die Reibung der Feststoff
partikel untereinander die Ablösung der Kontaminationen und
dadurch die Suspendierung, Emulgierung oder Lösung der vor
handenen Schadstoffe in dem Extraktionswasser beschleunigt
wird. Weiterhin bewirkt diese mechanische Bearbeitung, daß
die Feststoffe zerkleinert werden, so daß insbesondere
schwer aufschließbare Böden mit hohen Anteilen an Tonen,
Lehmen, Lettenkeupern und bindigen Schluffen, an denen
Schadstoffe in der Regel mit einer besonders hohen Affini
tät gebunden sind, durch das erfindungsgemäße Verfahren mit
ausgezeichneten Wirkungsgraden in bezug auf die Schadstoff
entfernung bearbeitet werden können. Weiterhin bewirkt die
mechanische Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der
Drehtrommel, daß die kontaminierten Substanzen während der
Behandlung mit der Schar von Wasserstrahlen ständig verlegt
werden, so daß dementsprechend ausgeschlossen ist, daß ein
zelne Bereiche der kontaminierten Substanzen nicht der
Wasserstrahlbehandlung unterworfen werden. Hierdurch wird
wiederum erklärlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren in
bezug auf die Schadstoffentfernung den zuvor genannten
besonders hohen Wirkungsgrad aufweist. Bedingt durch den
hohen Wirkungsgrad bei der Schadstoffentfernung ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren, daß nach der Behandlung die
anfallenden entkontaminierten Substanzen, insbesondere Böden
oder Flüssigkeiten, wiederverwendet werden können, so daß
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine entsprechend ge
reinigte und wiederverwertbare Substanz, insbesondere ein
entsprechend wiederverwertbarer Boden, und die hochkonzen
trierten Schadstoffe anfallen, wobei letztere wahlweise ent
sprechend zur Gewinnung von Rohstoffen weiter aufgearbeitet
werden können oder als hochkonzentrierte Kontamination,
deren Volumen nur einen Bruchteil des Volumens des ein
gesetzten Ausgangsmaterials ausmacht, endgelagert wird.
Wie bereits vorstehend dargelegt, können bei dem erfin
dungsgemäßen Verfahren als Ausgangsmaterial insbesondere
kontaminierte Böden oder kontaminierte Flüssigkeiten ein
gesetzt werden. Hierunter fallen nicht nur schütt- oder
rieselfähige Böden, sondern ebenso pastöse, lehmige, hoch
viskose Schlämme und Böden, pulvrige und feinkörnige
Schüttgüter und Stäuben aller Art. Ebenso können bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren kontaminierte organische
Substanzen, wie beispielsweise Tierhäute oder andere bei der
industriellen Bearbeitung anfallenden Zwischen- und End
produkte, wie beispielsweise Farbstoffe, Lacke, Anstrich
mittel o. dgl. eingesetzt werden.
Eine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Verfahrens, die insbesondere bei solchen konta
minierten Substanzen eingesetzt wird, deren Feststoffgehalt
relativ gering ist, was insbesondere auf Flüssigkeiten zu
trifft, oder die aus großflächigen Produkten, wie beispiels
weise Häuten, bestehen, sieht vor, daß man diese kontami
nierten Substanzen zusammen mit einem inerten Zuschlagstoff
mit einer Körnung zwischen 5 mm und 120 mm in der Drehtrom
mel mechanisch bearbeitet. Hierbei bewirkt dieser inerte
Zuschlagstoff, daß die zuvor genannten kontaminierten
Substanzen bei der Drehung der Trommel entsprechend
mechanisch bearbeitet und auch verlegt werden, so daß das
gesamte Behandlungsgut auch mit der Schar der Wasser
strahlen in Kontakt gelangt.
Vorzugsweise trennt man dann nach der entsprechenden Be
handlung in der Drehtrommel den inerten Zuschlagstoff von
den entsprechend behandelten Substanzen ab und verwendet
diesen erneut, wobei sich die Abtrennung der inerten Zu
schlagstoffe nach den jeweiligen kontaminierten Substanzen
richtet. So ist es beispielsweise möglich, diese inerten
Zuschlagstoffe durch eine Dichtetrennung oder durch eine
Trennung nach Korngrößen von den behandelten entkontami
nierten Substanzen abzutrennen.
Als besonders geeignete inerte Zuschlagsstoffe kommen hier
für gebrochene inerte Mineralien, kugelartige Metall- oder
Keramikkörper oder Metall- oder Keramikbruch in Frage,
wobei sicherzustellen ist, daß diese Zuschlagsstoffe keine
Kontaminationen durch Ad- oder Absorption binden.
Das Massenverhältnis von Zuschlagstoff zur kontaminierten
Substanz variiert abhängig von der jeweiligen Konsistenz der
Substanz und der Kontaminationen in einem Verhältnis von
1:0,5 bis 1:10.
Eine weitere Ausgestaltung des zuvor beschriebenen erfin
dungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß anstelle oder zu
sätzlich zu den inerten Zuschlagsstoffen ein Bindemittel der
Drehtrommel zugesetzt wird, das in der Lage ist, bestimmte
oder alle Kontaminationen durch Adsorption, Absorption und/
oder Einlagerung aufzufangen. Hierbei trennt man dann nach
der Behandlung das Bindemittel von dem Zuschlagstoff und der
behandelten Substanz ab, so daß die in dem Bindemittel in
konzentrierter Form angereicherten Kontaminationen ent
sprechend aufgearbeitet oder die Kontamination zusammen mit
dem Bindemittel endgelagert werden können.
Um bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen des erfin
dungsgemäßen Verfahrens den Wirkungsgrad in bezug auf die
Schadstoffentfernung weiter zu verbessern, empfiehlt es
sich, die kontaminierten Substanzen in der Drehtrommel im
Gegenstrom zu der Schar von Wasserstrahlen zu führen.
Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine
weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der Schadstoffent
fernung dadurch erzielbar, daß man die Füllstandshöhe der
kontaminierten Substanz in der Drehtrommel und die Drehge
schwindigkeit der Drehtrommel derart auswählt, daß die kon
taminierten Substanzen zunächst in der Drehtrommel während
einer Teildrehung der Trommel an den Wandungen der Trommel
haften bleiben, so daß sie sich anschließend nach einer
Drehung von etwa 120° bis 270°, vorzugsweise nach einer
Drehung zwischen 160° und 200°, von der Wandung lösen und im
freien Fall aufgrund der Schwerkraft durch die Trommel
transportiert werden, wobei dann vorzugsweise die Schar der
Wasserstrahlen derart ausgerichtet wird, daß sie die kon
taminierten Substanzen während des freien Falls kontaktie
ren. Hierdurch wird ein zusätzlicher Aufschluß und eine
besonders intensive Behandlung der kontraminierten Substan
zen sichergestellt.
Um die Trennung der Kontaminationen von der jeweiligen
Substanz zu beschleunigen, sieht eine andere Ausführungs
form des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß den Was
serstrahlen ein Tensid, ein Komplexbildner, ein organisches
Lösungsmittel, ein Blockpolymerisat und/oder ein Entschäu
mer zugesetzt wird. Hierbei richtet sich die Auswahl der
zuvor genannten Hilfsmittel (Tensid, Komplexbildner,
Lösungsmittel, Blockpolymerisat, Entschäumer) nach den je
weiligen Kontaminationen.
Als Entschäumer werden vorzugsweise wäßrige Emulsionen eines
Siliconöls oder ein Entschäumer auf der Basis eines Mineral
öls eingesetzt.
Wie festgestellt werden konnte, erweist sich der Zusatz
eines Blockpolymerisates, bei dem es sich insbesondere um
ein Reaktionsprodukt aus Propylenoxid und Ethylenoxid han
delt, bei der Bearbeitung von teerhaltigen oder teerartigen
Substanzen als besonders geeignet.
Als Komplexbildner können bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren je nach Art der Kontamination polymere Komplex
bildner, insbesondere auch die an sich bekannten Flockungs
hilfsmittel, eingesetzt werden, wobei diese Produkte die
Ablösung der Kontaminationen und die Entfernung der Konta
minationen aus dem Wasser fördern.
Als organische Lösungsmittel können bei dem erfindungsge
mäßen Verfahren insbesondere nicht toxische organische
Lösungsmittel, vorzugsweise C1-C4-Alkohole (Methanol,
Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, Butanol) eingesetzt werden.
Die Auswahl der Tenside, die bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren verwendet werden, richtet sich nach den jeweiligen
Kontaminationen. Vorzugsweise werden hierbei anionische oder
nichtionische Tenside, insbesondere Sulfate, Sulfonate,
Sulfosuccinate oder Ethylenoxid- und/oder Propylenoxid-
Addukte verwendet. Besonders gute Ergebnisse bei der Be
arbeitung von mit Teeren kontaminierten Böden konnten da
durch erzielt werden, daß man als Tensid Dioctylnatrium
sulfosuccinat in Alkohol-Wasser-Gemisch verwendet.
Die Konzentration der Tenside richtet sich bei dem erfin
dungsgemäßen Verfahren nach dem jeweils verwendeten Tensid.
Sie variiert üblicherweise zwischen 0,05 Gew.-% und
0,0005 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der kontaminierten
Substanz.
Werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kontaminierte
Böden bearbeitet, so empfiehlt es sich, das Ausgangsmaterial
derart auszusieben, daß Körnungen über 280 mm nicht in die
Trommel gelangen.
Eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man die
während der Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der
Drehtrommel anfallenden Gase oder nebelartigen Schadstoffe
aus der Drehtrommel abzieht. Dies wird vorteilhafterweise
dadurch erreicht, daß man in der Drehtrommel ein geringes
Vakuum einstellt oder eine Luftströmung erzeugt, die vor
zugsweise im Gegenstrom zu der Transportrichtung des konta
minierten Gutes geführt ist. Eine derartige Verfahrensweise
bietet sich insbesondere für solche Kontaminationen an,
deren Siedepunkt relativ niedrig liegt, was beispielsweise
für chlorierte Kohlenwasserstoffe zutrifft.
Nach der Bearbeitung der kontaminierten Substanzen in der
Drehtrommel sieht eine andere Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Verfahrens vor, daß man die entsprechend behan
delten Substanzen aussiebt. Je nach eingesetzten Ausgangs
materialien werden hierfür Siebe verwendet, deren Maschen
weiten insbesondere zwischen 0,044 mm (325 mesh) und 8 mm
(2,5 mesh) variieren. Die durch diese Siebung entstehenden
Fraktionen können dann, falls erforderlich, nochmals in der
Drehtrommel behandelt, als entkontaminierte Substanzen wie
derverwertet oder einer weiteren Entkontaminierung, bei
spielsweise einer Waschbehandlung, unterworfen werden.
Bei kontaminierten Böden hat es sich als besonders vorteil
haft erwiesen, die zuvor beschriebene Aussiebung derart
durchzuführen, daß ein Sieb mit einer Maschenweite zwischen
1,41 mm (14 mesh) und 4 mm (5 mesh), insbesondere ein Sieb
mit einer Maschenweite von 2 mm (14 mesh) eingesetzt wird,
so daß bei dieser Aussiebung eine erste Fraktion mit einer
Korngröße kleiner als 2 mm und eine zweite Fraktion mit
einer Korngrößer größer als 2 mm entsteht. Eine derartige
Aussiebung führt man vorteilhafterweise so durch, daß man
die behandelten Substanzen mit Hilfe der Schar von Was
serstrahlen dem Sieb zuführt, so daß einerseits hierdurch
der Extraktionsgrad an Schadstoffen weiter vergrößert und
andererseits eine Verstopfung der Siebe verhindert werden.
Bezüglich der Wasserführung ist bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren festzuhalten, daß es sich aus ökologischen und
ökonomischen Vorteilen anbietet, daß man das für die Be
handlung der kontaminierten Substanzen eingesetzte Wasser,
ggf. nach einer Reinigung, wiederverwendet. In diesem Wasser
sind die aus der Substanz entfernten Kontaminationen gelöst,
dispergiert, suspendiert oder emulgiert, so daß man dement
sprechend die Reinigung des Wassers durch Ausfällung, Aus
flockung, Phasentrennung, Sedimentation, Flotation oder
Koagulation vornimmt.
Besonders gute Ergebnisse in bezug auf den Wirkungsgrad der
Schadstoffentfernung und die Geschwindigkeit bei der Schad
stoffentfernung erzielt man bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren, wenn man einen Wasserstrahl mit einem Volumenstrom
von bis zu 70 l/min, insbesondere zwischen 10 l/min und
50 l/min, pro Wasserstrahl verwendet.
Die zuvor wiedergegebene Aussage in bezug auf den Wirkungs
grad und die Geschwindigkeit treffen insbesondere dann bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfin
dungsgemäßen Verfahrens zu, wenn man die Behandlung mit
einer Schar von kohärenten Wasserstrahlen durchführt.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Wassermenge
pro Tonne zu behandelnder Substanz richtet sich einerseits
nach der jeweiligen Kontamination und andererseits nach der
zu behandelnden Substanz. Die Wassermenge variiert zwischen
15 l und 500 l Wasser pro Tonne Substanz. Bei besonders
leicht zugänglichen, sandigen Böden, die mit gut löslichen
Kontaminationen verunreinigt sind, beträgt die Wassermenge
etwa 15 l bis etwa 150 l pro Tonne Boden. Ist hingegen der
Boden mit solchen Kontaminationen verunreinigt, die an dem
sandigen Boden anhaften, wie beispielsweise Teere oder teer
artige Produkte, so werden in der Regel zwischen 150 l und
250 l Wasser pro Tonne Boden benötigt. Bei schwer zugäng
lichen Böden, wie die eingangs genannten tonartigen Böden,
sind Wassermengen bei gut löslichen Substanzen zwischen
250 l und 350 l pro Tonne erforderlich und bei schlecht lös
lichen, teerartigen oder teerähnlichen Substanzen Wassermen
gen zwischen 350 l und 500 l pro Tonne Boden erforderlich.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Vor
richtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Ver
fahrens.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vor
stehend beschriebenen Verfahrens weist eine kugelähnliche
Drehtrommel zur Aufnahme der kontaminierten Substanzen sowie
eine mit Düsenköpfen versehene Wasserstrahleinrichtung auf,
die derart in der Trommel angeordnet und gelagert ist, daß
die Düsenköpfe eine Schar von kohärenten und auf die in der
Trommel bewegten und zu entkontaminierenden Substanzen ge
richteten Wasserstrahlen erzeugen.
Vorzugsweise sind bei der zuvor beschriebenen erfindungsge
mäßen Vorrichtung die Düsenköpfen rotierend und/oder oszil
lierend bewegbar gelagert, so daß aufgrund der Bewegung der
Düsenköpfe vorzugsweise eine hohlkugelartige Schar von
kohärenten Wasserstrahlen erzeugt werden. Selbstverständlich
ist es möglich, die Düsenköpfe und/oder die Wasserstrahlein
richtung, die an ihrer Spitze mit den Düsenköpfen versehen
ist, derartig bewegbar zu lagern, daß sie nach einem vor
gegebenen Bewegungsmuster bewegt werden, um so eine belie
bige Form der Schar von kohärenten Wasserstrahlen zu erzeu
gen.
Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der er
findungsgemäßen Vorrichtung ragt die Wasserstrahlein
richtung mittig in die Trommel und ist innerhalb der Trommel
axial verschiebbar, so daß abhängig von der jeweils zu de
kontaminierenden Substanz, der Drehgeschwindigkeit und der
Füllstandshöhe der Trommel die Düsenköpfe an dem jeweilig
günstigsten Ort innerhalb der Trommel derart positioniert
werden können, daß die Schar der kohärenten Wasserstrahlen
dann auf die kontaminierten Substanzen trifft, wenn diese
bei einer Drehung der Trommel von einem oberen Trommelbe
reich aufgrund der Schwerkraft im freien Fall nach unten
fallen. Hierdurch wird erreicht, daß jeder Bereich der
kontaminierten Substanzen gleichmäßig mit den Wasser
strahlen behandelt wird.
Um bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die mechanische
Bearbeitung der zu entkontaminierenden Substanzen sicher
zustellen, sieht eine andere Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung vor, daß die kugelartige bzw.
kugelähnliche Trommel vier Schaufeln aufweist, die innerhalb
der Trommel angeordnet und dem Trommelmantel zugeordnet
sind. Hierbei sind diese Schaufeln in bezug auf den Trommel
umfang um jeweils 90° zueinander versetzt und bewirken, daß
bei einer Drehung der Trommel die zu entkontaminierenden
Substanzen ständig mechanisch bearbeitet und dementsprechend
verlegt werden. Weiterhin stellen sie sicher, daß ein Teil
der Substanzen bei der Drehung der Trommel an der Trommel
wandung so lange haften, bis sie bei Erreichen eines oberen
Punktes im freien Fall die Trommel durchqueren, wie dies
vorstehend bereits beim Verfahren beschrieben ist. Bezüglich
der Gestaltung der Trommel bietet es sich insbesondere für
solche Trommeln, die nur in einer Richtung drehbar sind, an,
hier diese Schaufeln in bezug auf die Rotationsachse um 90°
versetzt auszugestalten.
Eine besonders geeignete Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Trommel aus zwei
Trommelhälften besteht. Hierbei ist eine Trommel zwischen
einer ersten Stellung, in der sie sich in fluiddichtem
Kontakt mit der anderen Trommelhälfte befindet, und min
destens einer zweiten Stellung, in der die beiden Trom
melhälften mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind,
bewegbar. Vorzugsweise ist dabei die eine Trommelhälfte
relativ zur anderen Trommelhälfte axial verschiebbar
gelagert. Diese Ausführungsform gestattet insbesondere eine
leichte und schnelle Entleerung der Drehtrommel.
Eine weitere Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Aus
führungsform sieht vor, daß die Trommel im Trennbereich
ihrer beiden Trommelhälften einen sich über den gesamten
Umfang der Trommel erstreckenden Siebring aufweist. Hierbei
deckt dieser Siebring dann in der zweiten Stellung der be
wegbaren Trommelhälfte den zwischen den beiden Trommel
hälften bestehenden axialen Abstand ab, so daß bei der
Entleerung der Trommel die hierin behandelten Substanzen
zwangsläufig ausgesiebt werden, so daß abhängig von dem
jeweilig verwendeten Sieb zwei Fraktionen mit unter
schiedlicher Körnung entstehen. Vorzugsweise werden hierfür
Siebe eingesetzt, deren Maschenweiten vorstehend beim Ver
fahren konkret angegeben sind. Durch eine derartige Aus
siebung werden der Wirkungsgrad der Schadstoffentfernung und
die Geschwindigkeit der Schadstoffentfernung weiter ver
größert. Dies trifft insbesondere für solche Ausführungs
varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu, bei denen
die Wasserstrahleinrichtung und/oder die Düsenköpfe derart
ausgestaltet sind, daß mit den hierdurch erzeugten Wasser
strahlen die Trommel von der behandelten Substanz restlos
entleert werden kann, wobei die Wasserstrahleinrichtung dann
derart weitergebildet sein kann, daß hiermit unter variablem
oder pulsierendem Druck die Trommel entsprechend ausgespült
wird.
Um bei dem zuvor beschriebenen Ausspülen der Trommel mittels
der Schar von kohärenten Wasserstrahlen ein unerwünschtes
Herausspritzen des Wassers zu verhindern, sieht eine weitere
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß der
Siebring über seinen gesamten radialen Umfang von einer
Spritzschutzhaube abgedeckt ist.
Um bei einem Verschleiß des Siebringes einen schnellen Aus
tausch desselben zu ermöglichen, sieht eine besonders vor
teilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vor, daß der Siebring eine Segmentbauweise besitzt. Hierbei
besteht somit der Siebring über seinen radialen Umfang aus 4
bis 14, insbesondere aus 6 bis 12, Segmenten, die ent
sprechend der jeweiligen Trommel gekrümmt sind.
Um bei der Drehung der kugelartigen Trommel eine uner
wünschte Substanzanhäufung an den stirnseitigen Bereichen
der Trommel zu verhindern, sieht eine weitere Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß diesen Trommel
seitenbereichen jeweils zwei Ablenkbleche zugeordnet sind.
Bezüglich der Gestaltung der Trommel ist bei der zuvor be
schriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung festzuhalten, daß
insbesondere für die Fälle, bei denen die Trommel aus zwei
Hälften besteht, die bevorzugte Trommelgestalt kugelartig
bzw. kugelähnlich ist. Hierunter ist im Sinne der vorliegen
den Anmeldung zu verstehen, daß die beiden Trommelhälften in
ihrer Form ähnlich einer Halbkugel ausgestaltet sind, wobei
im Bereich ihrer Verbindung mindestens ein zylindrischer
Trommelabschnitt zur Aufnahme des Siebringes vorgesehen ist,
wobei sich die axiale Abmessung dieses zylindrischen Ab
schnittes nach der axialen Abmessung des Siebringes richtet
und geringfügig größer ist als die axiale Abmessung des
Siebringes, da beidseitig von dem Siebring entsprechend
Halterungselemente für den Siebring sowie Dichtelemente
vorgesehen sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver
fahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vor
richtung in ihrer Beschickungs- und Be
handlungsstellung;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Vor
richtung in ihrer Spülstellung;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der
Vorrichtung in ihrer Nachspülstellung;
und
Fig. 4 eine Seitendetailansicht der in den Fig.
1 bis 3 schematisch gezeigten Vor
richtung.
In den Fig. 1 bis 4 sind die selben Teile mit den selben
Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung
zur Behandlung von kontaminierten Substanzen in ihrer Be
schickungs- und Arbeitsstellung abgebildet. Hierbei weist
die Vorrichtung 1 eine kugelähnliche Drehtrommel auf, die
aus einer Trommelhälfte 2 und einer Trommelhälfte 3 besteht.
An der Trommelhälfte 2 ist stirnseitig ein steiler Einfüll
trichter 15 vorgesehen, der mit einer Labyrinthdichtung aus
gestattet ist und in eine runde Einlaßöffnung der Trommel
hälfte 2 mündet. Die Trommelhälfte 2 ist starr mit einer
Antriebswelle 4 verbunden, wobei die Antriebswelle über
einen nicht gezeigten Antrieb gedreht wird. Die Trommel
hälfte 3 ist axial verschiebbar auf der Antriebswelle 4
gelagert und mit der Trommelhälfte 2 über ein Gelenkge
stänge verbunden.
An der Trommelhälfte 2 ist im axial mittigen Bereich ein
radial sich über den Umfang der Trommel erstreckender Sieb
ring 5 befestigt, der eine Segmentbauweise aufweist und der
mit Verschleißschutzringen versehen ist. Der Siebring 5 ist
über den radialen Umfang von einer Spritzschutzhaube 6 ab
gedeckt. Ferner ist an der Trommelhälfte 2 ein Laufring 7
für eine Tragrolle 14 vorgesehen, wobei die Tragrolle 14
zusammen mit dem Laufring 7 die Trommelhälfte 2 bei der
Drehung lagert. Innerhalb der Trommel sind vier Schaufeln 8,
von denen nur zwei gezeigt sind, vorgesehen, wobei jede
Trommelhälfte zwei derartige Schaufeln 8 besitzt, die um
180° versetzt über den Umfang der Trommelhälfte angeordnet
sind und in bezug auf die Rotationsachse um 90° verdreht
sind. Des weiteren sind jeder Stirnseite einer Trommel
hälfte zwei Ablenkbleche 11 zugeordnet, wie dies am besten
der Fig. 4 zu entnehmen ist, die verhindern, daß sich die
zu behandelnden Substanzen in unerwünschter Weise im Bereich
der Stirnseiten anreichern. Eine kontrarotierende Wasser
strahleinrichtung 9 mit Mehrfachdosierung, die axial ver
schiebbar und oszillierend schwenkbar innerhalb der Trommel
positioniert ist, bewirkt während der Behandlung die Er
zeugung der Schar von kohärenten Wasserstrahlen. Im Bereich
des Einfülltrichters 15 ist eine Fernsehkamera 10 positio
niert, die mit einem entsprechenden Zoom-Objektiv ausge
stattet ist und zur optischen Prozeßüberwachung verwendet
wird. Unterhalb der Trommel sind zwei Austragsvorrichtungen
12 und 13 angeordnet.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Zunächst werden die zu behandelnden Substanzen über den Ein
fülltrichter 15 in die Trommel eingeführt. Zu diesem Zeit
punkt befindet sich die Trommel in ihrer geschlossenen Be
schickungs- und Arbeitsstellung, wie diese in Fig. 1 ge
zeigt ist. Hiernach wird die Wasserstrahleinrichtung 9 in
eine Arbeitsstellung gefahren, wie dies in Fig. 4 durch die
gestrichelte Position angedeutet ist. Anschließend wird die
Substanz während der Drehung der Trommel mit einer Schar von
kontrarotierenden kohärenten Wasserstrahlen behandelt, wobei
die Schaufeln 8 zusammen mit den Leitblechen 11 sicher
stellen, daß es keine Bestandteile der Substanz gibt, die
nicht behandelt worden sind.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wird die Trommel 3 axial
in Pfeilrichtung 16 verschoben, wie diese Position in Fig.
2 dargestellt ist. Hierbei befinden sich die beiden Trommel
hälften 2 und 3 auf axialem Abstand, wobei der hierdurch
entstehende Freiraum durch den Siebring 5 abgedeckt wird.
Nunmehr wird in dieser Stellung durch die Wasserstrahlein
richtung 9 die behandelte Substanz dem Siebring 5 zugeführt,
wodurch abhängig von der jeweiligen Maschengröße des Sieb
ringes 5 eine erste Fraktion über die Austragsvorrichtung 12
abgeführt wird. Im konkreten Fall bedeutet dies bei einem
Sieb mit einer Maschenweite von 2 mm, daß alle Bestand
teile, die dieses Sieb passieren, über die Austragsvor
richtung 12 abgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die
Austragsvorrichtung 13 durch die Trommelhälfte 3 abgedeckt.
Nachdem diese Aussiebung abgelaufen ist, erfolgt eine wei
tere axiale Verschiebung der Trommelhälfte 3 in Pfeil
richtung 17. Hierdurch wird die Austragsvorrichtung 13
freigegeben, wobei diese dritte Trommelstellung (Nachspül
stellung) in Fig. 3 schematisch gezeigt ist. Die auf dem
Siebring verbleibende Fraktion, die für den vorstehend
geschilderten konkreten Fall eine Körnung größer als 2 mm
aufweist, wird nunmehr durch die Wasserstrahleinrichtung 9
in die Austragsvorrichtung 13 überführt, so daß die Trommel
nunmehr leer ist.
Zur Aufnahme der nächsten Charge an Substanzen wird dann die
Trommelhälfte entgegengesetzt zu den Pfeilrichtungen 17 und
16 in die in Fig. 1 gezeigte Beschickungs- und Behandlungs
position axial verschoben.
Um die zuvor beschriebene axiale Verschiebung der Trommel
hälfte 3 zu erreichen, ist an der Antriebswelle 4 ein
hydraulischer Verstellantrieb 20, 21 vorgesehen. Hierbei
wird die Trommelhälfte 3 zusätzlich noch über ein mit
Dichtungen versehenes Gleitlager 24 auf der Antriebswelle
gelagert.
Claims (33)
1. Verfahren zur Bearbeitung von kontaminierten Substan
zen, insbesondere Böden oder Flüssigkeiten, dadurch ge
kennzeichnet, daß man die kontaminierte Substanz in einer
Drehtrommel anordnet und die Substanz während der konti
nuierlichen Drehung der Trommel mit einer Schar von auf die
kontaminierte Substanz gerichteten Wasserstrahlen behandelt,
wobei die Geschwindigkeit der Wasserstrahlen größer als
200 m/sec, insbesondere großer als 300 m/sec, ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man der Substanz einen inerten Zuschlagstoff mit einer
Körnung zwischen 5 mm und 120 mm zusetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß man als inerten Zuschlagstoff gebrochene
Mineralien verwendet.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man als inerten Zuschlagstoff
kugelartige Metallkörper verwendet.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man den Zuschlagstoff in einem
Massenverhältnis von Zuschlagstoff:Substanz von 1:0,5 bis
1:10 einsetzt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man der Substanz ein Binde
mittel zur Adsorption, Absorption und/oder Einlagerung der
Kontamination zugibt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man die Substanz, das Bindemittel
und den Zuschlagstoff zunächst in der Drehtrommel vermischt
und hiernach erst mit der Schar von Wasserstrahlen behan
delt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man die kontaminierte Substanz im
Gegenstrom zum Wasserstrahl führt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandshöhe der konta
minierten Substanz in der Drehtrommel und die Drehge
schwindigkeit der Drehtrommel derart ausgewählt werden, daß
die kontaminierte Substanz in der Drehtrommel während einer
Drehung der Trommel frei fällt.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß den Wasserstrahlen ein Tensid, ein
Komplexbildner, ein organisches Lösungsmittel, ein Block
poylmerisat und/oder ein Entschäumer zugesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
man das Tensid in einer Konzentration zwischen 0,05 Gew.-%
und 0,0005 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Substanz,
zusetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß man als organisches Lösungsmittel einen
Alkohol verwendet.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial konta
minierte Böden mit einer Körnung bis zu 280 mm einsetzt.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man während der Bearbeitung der
kontaminierten Substanz in der Drehtrommel die dabei anfal
lenden Gase oder nebelartigen Schadstoffe aus der Drehtrom
mel abzieht.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man nach der Bearbeitung die
behandelte Substanz aussiebt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Aussiebung derart durchführt, daß eine erste
Fraktion mit einer Korngröße kleiner als 2 mm und eine
zweite Fraktion mit einer Korngröße größer als 2 mm ent
steht.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man das für die Behandlung der
kontaminierten Substanz benötigte Wasser ggf. nach Reini
gung wiederverwendet.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man Wasserstrahlen mit einem Volu
menstrom von bis zu 70 l/min, insbesondere zwischen
10 l/min und 50 l/min, pro Wasserstrahl verwendet.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß man die kontaminierte Substanz mit
15 l bis 500 l Wasser pro Tonne kontaminierter Substanz be
handelt.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Schar von Wasserstrahlen eine
Schar von kohärenten Wasserstrahlen ist.
21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung (1) eine kugelähnliche Drehtrommel (2, 3) zur
Aufnahme der kontaminierten Substanz sowie eine mit Düsen
köpfen versehene Wasserstrahleinrichtung (9) aufweist, die
derart in der Trommel (2, 3) angeordnet und gelagert ist,
daß die Düsenköpfe eine Schar von kohärenten und auf die in
der Trommel bewegte Substanz gerichteten Wasserstrahl er
zeugen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsenköpfe rotierend und/oder oszillierend gelagert
sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wasserstrahleinrichtung (9) mittig in die
Trommel (2, 3) ragt und axial in der Trommel (2, 3) ver
schiebbar ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trommel (2, 3) vier Schaufeln (8)
aufweist, die innerhalb der Trommel (2, 3) angeordnet und
dem Trommelmantel zugeordnet sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, da
durch gekennzeichnet, daß die Trommel aus zwei Trommel
hälften (2, 3) besteht, wobei eine Trommelhälfte (3)
zwischen einer ersten Stellung, in der sie sich in fluid
dichtem Kontakt mit der anderen Trommelhälfte (2) befindet,
und mindestens einer zweiten Stellung, in der die beiden
Trommelhälften (2, 3) mit axialem Abstand voneinander
angeordnet sind, bewegbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die eine Trommelhälfte (3) axial verschiebbar gelagert
ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Trommel im Trennbereich einen Siebring (5)
aufweist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß der Siebring eine Segmentbauweise besitzt.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Siebring (5) von einer Spritzschutzhaube
(6) abgedeckt ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, da
durch gekennzeichnet, daß die eine Trommelhälfte (3) in eine
dritte Stellung bewegbar, insbesondere axial verschiebbar,
ist, in der der axiale Abstand im Vergleich zur zweiten
Stellung zwischen den beiden Trommelhälften (2, 3) noch
größer ist und in der der Siebring (5) den Trennbereich
zwischen den Trommelhälften (2, 3) nur teilweise abdeckt.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Trommelhälfte (2, 3) zwei Schaufeln
(8) aufweist, die über den Umfang der Trommelhälfte (2, 3)
um 180° versetzt und in bezug auf die Rotationsachse (4) um
90° verdreht sind.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Schaufeln (8) der ersten Trommelhälfte (2) in
bezug auf die beiden Schaufeln der zweiten Trommelhälfte (3)
um 90° über den Trommelumfang versetzt sind.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch
gekennzeichnet, daß den beiden Trommelseitenbereichen je
weils zwei Ablenkbleche (11) zugeordnet sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914129624 DE4129624A1 (de) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von kontaminierten substanzen |
PCT/DE1992/000706 WO1993004782A1 (de) | 1991-09-06 | 1992-08-21 | Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von kontaminierten substanzen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914129624 DE4129624A1 (de) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von kontaminierten substanzen |
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DE4129624A1 true DE4129624A1 (de) | 1993-03-11 |
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ID=6439986
Family Applications (1)
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DE (1) | DE4129624A1 (de) |
WO (1) | WO1993004782A1 (de) |
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WO1993004782A1 (de) | 1993-03-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KRUEGER, KLAUS, 5106 ROETGEN, DE |
|
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRUEGER, KLAUS, 5106 ROETGEN, DE RIEDEL, CLAUS, 2406 STOCKELSDORF, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |